أبحث

الثلاثاء، 30 مارس 2021

اكتشف دور واهداف الأقمار الصناعية والاجرام السماوية و تصنيف مداراتها

 الأقمار الصناعية والاجرام السماوية و تصنيف مداراتها

أي قمر يدور حول الأرض يكون له سرعة مماسية وعجلة تسارع نحو المركز

الأقمار الصناعية الطبيعية

الأقمار الصناعية، هذا الإختراع العظيم الذي سهّل من حياتنا كثيراً ووفر لنا أشياء مثل البث التلفزي، تحديد المواقع، دراسة تغير المناخ وزاوية أشعة الشمس في مناطق معينة وغيرها. كيف تبقى هذه الاجهزة في الفضاء من دون السقوط نحو الأرض ومن دون أن تضيع في الفضاء في نفس الوقت.

الأقمار الصناعية الطبيعية هي أجرام سماوية تدور حول كوكب أو جسم آخر. أنهم تشمل الكواكب التي تدور حول نجم ، والمجرات الصغيرة التي تدور حول مجرة ​​رئيسية ، وأقمار تدور حول كوكب (آيو ، في الصورة اليمنى ، تدور حول كوكب المشتري).يحتوي النظام الشمسي على حوالي 240 قمراً ، بما في ذلك 166 قمراً يدور حول الثمانية.

الكواكب ، أربعة منها تدور حول الكواكب القزمة ، والعديد من الكواكب الأخرى تدور حول أجسام صغيرة.ما هي أنواع المدارات التي يتم إطلاق الأقمار الصناعية إليها ولماذا توجد عدة مدارات من الأساس، وأسئلة أخرى تجدون إجابتها في هذا المقال.

تصنف مدارات الأقمار الصناعية حسب ارتفاعاتها:وصف تصنيف الارتفاع ،ارتفاعات منخفضة في المدار الأرضي(LEO) تقل عن 2000 كم،ارتفاعات متوسطة في المدارالأرضي،MEO) بين 2000 كم و 36000 كم،عادة حوالي 10000 كم،المدارالمتزامن مع الأرض (GEO)
ارتفاع 35786 كم فيه المدار،فترة تطابق فترة دوران الأرض،(يوم فلكي = 23 ساعة ، 56 م ، 4.09 ث)

المدار المنخفض

بمعنى اخر وتفسير اوضح فالمدار المنخفض كالمحطة الفضائية الدولية (ISS) سنة 2011 اي ان
معظم مدارات الأقمار الصناعية حول الأرض تكون غالبا قريبة من الأرض على ارتفاع نحو 500 كيلومتر. في هذا المدار يتم القمر الصناعي أو محطة الفضاء الدولية دورة كاملة كل نحو 90 دقيقة. تلك هي الأقمار الصناعية التي تستخدم في الاستشعار عن بعد والتصوير ومسح الأرض، ورصد حالة الطقس.

المدار المتوسط

ان معظم الأقمار الصناعية المتواجدة في هذا المدار تكون على ارتفاع يقارب 20000 كيلومتر. من بين تلك الأقمار التي ترسل إلى هذا الارتفاع الأقمار الصناعية المستخدمة في نظام التموضع العالمي GPS، حيث تقوم بدورة كاملة حول الأرض في 12 ساعة.

المدار الثابت بالنسبة للأرض (GSO) مدار خاص متزامن مع الأرض حيث يكون، دائمًا ما يتم وضع القمرالصناعي في الأعلى مباشرةً،نفس النقطة على خط الاستواء،المدار الأرضي المرتفع(HEO) عادة ما يدورفي مدارات إهليلجية على ارتفاعات أكبر،من 36000 كم.
                  

       الأقمار الصناعية والاجرام السماوية و تصنيف مداراتها
          جسمان لهما كتلتان مختلفتان  اتجاهها يدوران حول مركز مشترك
           الحجم النسبي ونوع المداريشبه نظام بلوتو-شارون


جميع الأقمار الصناعية تدور حول مراكز الكتلة

• أقمار صناعية مركزية المجرات تدور حول مركز مجرة ​​، مثل النظام الشمسي.
• أقمار مركزية الشمس تدور حول الشمس ، مثل الكواكب.
• أقمار صناعية مركزية الأرض تدور حول الأرض ، مثل القمر والأقمار الصناعية.

مدارات المتمركزة

يتم تحديد المدارات المتمركزة حول الأرض من خلال،• الشكل - عادة ما يكون دائريًا أو بيضاويًا الارتفاع - ثابت بالنسبة للمدارات الدائرية ولكنه يتغير باستمرار في المدارات الإهليلجية ، و
 الميل - الزاوية بين المستوى المداري والمستوى الاستوائي للأرض.

مدارات مائلة

وصف ميل المدار،قطبي يساوي أو يقترب من 90 درجة. تمر هذه المدارات فوق أو بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي ،في كل ثورة. المدارات القطبية عادة ما يكون ارتفاعها،700-800 كم وفترة المدار 90-100 دقيقة.الشمس القطبية متزامنة بالقرب من 90 درجة تمر هذه المدارات شبه القطبية فوق خط الاستواء في نفس الوقت بالتوقيت المحلي في كل ثورة.

يميل بين 0 درجة و 90 درجة هذه المدارات تميل إلى المستوى الاستوائي - على سبيل المثال ،
تميل مدارات أقمار GPS الصناعية بزاوية 55 درجة إلى المستوى الاستوائي،تقع معظم الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض في مدارات ثابتة بالنسبة إلى الأرض أو مدارات قطبية.

مدارات خاصة

وصف المدار،تقدم هذه هي المدارات التي يسافر فيها القمر الصناعي في نفس اتجاه دوران الكوكب. الأقمار الصناعية،عادة ما يتم إطلاقه في مدارات تقدمية لتوفير الطاقة.رجعي هذه هي المدارات التي يسافر فيها القمر الصناعي في الاتجاه المعاكس لدوران الكوكب.

تتطلب المدارات كميات كبيرة من الوقود الإضافي للتغلب على تأثيرات دوران الكوكب على
إطلاق الصاروخ.

مدارات المقبرة

تقع مدارات المقبرة على بعد بضع مئات من الكيلومترات فوق المدار المتزامن مع الأرض (35786 كم). الأقمار الصناعية ،يمكن نقلها إلى هذه المدارات في نهاية عمرها الإنتاجي.
تشغيل الأقمار الصناعية،تولد معظم الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض عملياتها
الطاقة من الخلايا الكهروضوئية.

الأقمار الصناعية بين الكواكب التي تسافر لمسافات كبيرة من،تعمل الشمس ، مثل فويجرز ، بواسطة المفاعلات النووية،تحافظ المحركات الدافعة على الأقمار الصناعية في مدارات مستقرة حولها،الأرض والحفاظ على الألواح الشمسية الخاصة بهم موجهة نحو الشمس.
إطلاق نفاثات الغاز المضغوط أو الوقود المستهلك. الأقمار الصناعية تتوقف،تعمل بشكل صحيح عندما تنفد هذه.

اضمحلال مدارات الأقمار الصناعية

تتباطأ الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض باستمرار عن طريق السحب،على أسطحها من الغلاف الجوي الخارجي. عندما هم،لم تعد الدوافع قادرة على مواجهة هذا التباطؤ ، فإن،الأقمار الصناعية تتجه نحو الأرض و تحترق" (تبخر) في الغلاف الجوي.

الأجرام السماوية في توازن نسبي بسبب الجاذبية والحركة. بالعين المجردة ، تبدو جميع الأجرام السماوية متساوية البعد وعلاقتها بالمراقبين تشبه تمامًا العلاقة بين نقطة على الكرة ومركز الكرة. يُطلق على كرة التصوير المتمركزة في الراصد ذي نصف قطر عشوائي الكرة السماوية .

النجم الثابت هو النقطة المرجعية الأساسية لجهاز استشعار النجوم. وفقًا لسنوات من الملاحظات الفلكية ، يحتل كل نجم ثابت موقعًا ثابتًا نسبيًا في الكرة السماوية ويتم التعبير عنه عمومًا بواسطة الإحداثيات الكروية السماوية.يتم اختيار النجوم الثابتة ذات شروط التصوير المُرضية لمستشعر النجوم من مكتبة النجوم لتشكيل كتالوج navstar كتالوج navstar هذا لمرة واحدة ، تم ترسيخه في ذاكرة مستشعر النجوم على الأرض.

كما هو الحال مع العديد من الظواهر الجيوفيزيائية الأخرى ، تم إحراز تقدم ضئيل في تحديد ارتفاعات المد والجزر والتيارات حتى عصر النهضة. لم يكن هذا بالطبع أمرًا بسيطًا لأنه لا يتضمن فقط قوى توليد المد والجزر بواسطة القمر والشمس ، ولكن أيضًا الطبوغرافيا الساحلية ، وقياس أعماق المحيطات ، وتأثيرات الرنين المحلية. أول معالجة شاملة للموضوع تم إجراؤها بواسطة إسحاق نيوتن ، كما هو موثق من قبل


هناك العديد من الأجرام السماوية الموجودة بالقرب من الأرض والأقمار الصناعية. من بينها ، أكثر ما يؤثر على حركة الأقمار الصناعية هما القمر والشمس. بالعين المجردة ، تبدو جميع الأجرام السماوية متساوية البعد وعلاقتها بالمراقبين تشبه تمامًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى كثافتها، الأجرام السماوية في توازن نسبي بسبب الجاذبية والحركة

فالقمر والشمس، نظرًا لقربهما ، يمارسان سحبًا جاذبيًة كبيرة ويضطربان الأقمار الصناعية من مسارها المحدد. علاوة على ذلك ، فإنها تؤدي إلى تغيير في زوايا الميل و RAAN للمستوى المداري للساتل. نتيجة لذلك ، ينحرف الاتجاه المحيط أيضًا. ومع ذلك ، فمن المتوقع أن يكون الاضطراب صغيرًا ويعتمد على الموقع النسبي للقمر الصناعي والعناصر المزعجة.

. وفقًا لسنوات من الملاحظات الفلكية ، يحتل كل نجم ثابت موقعًا ثابتًا نسبيًا في الكرة السماوية ويتم التعبير عنه عمومًا بواسطة الإحداثيات الكروية السماوية،وكما هو الحال مع العديد من الظواهر الجيوفيزيائية الأخرى ، تم إحراز تقدم ضئيل في تحديد ارتفاعات المد والجزر والتيارات حتى عصر النهضة. 

لم يكن هذا بالطبع أمرًا بسيطًا لأنه لا يتضمن فقط قوى توليد المد والجزر بواسطة القمر والشمس ، ولكن أيضًا الطبوغرافيا الساحلية ، وقياس أعماق المحيطات ، وتأثيرات الرنين المحلية. أول معالجة شاملة للموضوع تم إجراؤها بواسطة إسحاق نيوتن ، كما هو موثق من قبل.

لا تشذ الأقمار الصناعية عن بقية الأجرام السماوية من حيث أن القاعدة التي تحكم بقاء جرم بجوار جرم آخر هو قوله تعالى "وكل في فلك يسبحون". فلا يوجد في هذا الكون جرم ساكن لا يتحرك حيث أنه سينجذب بمجرد سكونه إلى أقرب الأجرام إليه ويتحد معه.

اذا ما هي الأجرام السماوية

الأجرام السماوية جمع جرم سماوي (Celestial Body) هو مصطلح شامل للكوّن أجمع، وفي عبارة أخرى يمثل الجرم السماوي كل ما يوجد في الفضاء الخارجي من كواكب ونجوم وأي أجسام أخرى، أي أنّه كل ما يوجد خارج الغلاف الجوي للأرض إضافةً للأرض بحد ذاتها، مثل الشمس وكوكب المريخ والقمر، كما توجد الكثير من الأجرام السماوية لم تكتشف بعد نظراً لحجم الفضاء الخارجي والذي يحول ما بين معرفة جميع مكوّناته.

الأجرام السماوية هي انواع ، يتكون الفضاء الخارجي من عدد من الأجسام السماويّة التي يمكن تصنيفها على النحو التالي النجوم: مثل الشمس التي تعد أحد الأجرام السماويّة التي تتألف من غازي الهيدروجين والهيليوم، والتي تحدث بداخلها تفاعلات نووية تتسبب في إطلاق الحرارة والضوء. الكواكب: مثل تلك الكواكب المكوّنة للمجموعة الشمسيّة.

الأقمار الصناعية التي تدور حول الكواكب. المذنبات: وهي عبارة عن أجسام تتكوّن من الجليد، الذي يتبخّر عند اقتراب المذنبات من الشمس، حيث يختلف تركيب رأس المذنب عن ذيله، إذ يتكوّن الرأس من مواد صلبة ، بينما الذيل من غبار وغاز. النيازك: هي أجسام صخريّة، قد تحتوي في تركيبها على معادن كالحديد.

 تصطدم بالأرض عند سقوطها، دون تلاشيها أثناء احتراقها بسبب اختراقها للغلاف الجوّي. المجرّة: وهي عبارة عن تجمّع للسديم والغبار بفعل قوّة الجاذبيّة مثال مجرّة درب التبانة.
تعتبر المجموعة الشمسية أشهر الأجرام السماوية، ويعود السبب في ذلك وجود كوكب الأرض الذي يحتوي الحياه ومقوماتها، كما تحتوي المجموعة الشمسية الشمس بحد ذاتها والأرض والقمر الخاص بها.

وباقي الكواكب الثماني التي تدور حول الشمس، ومن الجدير ذكره أنها تحتوي أيضا مذنبات شهيرة وكويكبات ونجوم أخرى تشكلت منذ ملايين السنيين ،ولذلك نجد أن القمر يدور حول الأرض ليبقى في جوارها والأرض وبقية الكواكب تدور حول الشمس لتبقى بقربها والمجموعة الشمسية وكذلك بقية نجوم مجرة درب التبانة تدور حول مركز المجرة.

 وإذا ما تم وضع قمر صناعي في المدار المطلوب وبالسرعة المناسبة فإنه سيبقى يدور فيه إلى الأبد دون الحاجة إلى أية طاقة جديدة لدفعه وهذا على فرض غياب أي مؤثرات خارجية عليه ويكون حاله كحال قمر الأرض الطبيعي الذي يدور في مداره حول الأرض منذ عدة بلايين من السنين. 

والسبب وراء استقرار القمر الصناعي معلقا في مداره فوق الأرض هو تساوي قوة الطرد المركزي الناتجة عن حركته الدائرية مع قوة الجاذبية الأرضية عليه. وتتناسب قوة الجاذبية طرديا مع حاصل ضرب كتلة الأرض بكتلة القمر الصناعي وعكسيا مع مربع المسافة بينهما بينما تتناسب القوة الطاردة طرديا مع حاصل ضرب كتلة القمر بمربع السرعة الخطية له.

 وعكسيا مع المسافة بين القمر والأرض. وعند مساواة القوتين فإن كتلة القمر ستختصر من طرفي المعادلة وعليه فإن سرعة القمر الصناعي ستتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي للمسافة بينه وبين الأرض بغض النظر عن مقدار كتلته. ولذلك نجد أن الأقمار ذات المدارات المنخفضة تدور بسرعات أعلى وتكمل دورتها حول الأرض في فترات أقصر من تلك الموضوعة في المدارات العالية.

 فعلى سبيل المثال فإن سرعة القمر الصناعي في مدار على ارتفاع 500 كيلومتر عن سطح الأرض تبلغ 27000 كيلومتر في الساعة ويكمل دورته حول الأرض في ساعة ونصف تقريبا بينما تبلغ سرعة القمر الصناعي في مدار على ارتفاع 36000 كيلومتر عن سطح البحر تبلغ 11000 كيلومتر في الساعة ويكمل دورته حول الأرض في 24 ساعة.

لكن في عصر الفضاء، بات من الممكن تغيير شكل السماء بطرق اصطناعية. إذ يمكن الآن رصد آلاف الأقمار الصناعية ومحطة الفضاء الدولية ليلا عندما تنعكس على سطحها أشعة الشمس أثناء دورانها حول الأرض، لتبدو كما لو كانت نجوما تتحرك بثبات في السماء.وقد أصبحت محطة الفضاء الدولية التي تدور على ارتفاع 250 ميل فوق الأرض، ثالث أكثر الأجسام الفضائية سطوعا في السماء.

لكن السماء قد تطرأ عليها تغيرات لم نشهد لها مثيلا على مدار التاريخ، فمن المتوقع أن تضيئها مجموعات من الأقمار الصناعية والأعمال الفنية التي تدور حول الأرض، لتشكل "نجوما" اصطناعية جديدة ستعتاد عليها الأجيال القادمة.

نجوم جديدة ( الاقمار الصناعية)

وفي ظل تزايد اعتمادنا على التكنولوجيا الفضائية، أصبحت السماء مكتظة بالأقمار الصناعية التي يطلق المئات منها سنويا. وباتت هذه الأقمار مصدر إزعاج لعلماء الفلك الذين يسبرون أغوار الكون.وتقول هنّا باينارد، عالمة فلك بالمرصد الملكي في غرينيتش بلندن، إن تأثير هذه الأقمار الصناعية يعادل تأثير التلوث الضوئي في المدن الذي يمنعنا من رؤية النجوم الأكثر خفوتا.

وفي الوقت نفسه، تعتزم بعض الشركات إطلاق أنواع جديدة من المركبات الفضائية إلى المدار حول الأرض لأغراض جمالية، مثل شركة "ستارت روكيت" الروسية التي أعلنت عن اعتزامها إطلاق ما يصل إلى 300 قمر صناعي صغير لها أشرعة عاكسة إلى المدار المنخفض حول الأرض.

وستصطف هذه الأقمار الصناعية لتجسد شعارات بعض الشركات. وعندما تنعكس أشعة الشمس على هذه الأقمار ستبدو كما لو كانت نجوما وسط كوكبة سماوية. وهذا يعني أننا سنرى كوكبات العلامات التجارية لنحو ست دقائق كل ليلة كلما نظرنا إلى السماء.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. وشكرا على التعليق